《水資源計算與管理》全套教案(大學期末復習資料)

《水資源計算與管理》教學材料第一章緒論一、水的重要性——水是生命的創(chuàng)造者；水是氣候環(huán)境的調(diào)節(jié)器；水是地球表面的“雕塑家”；水是農(nóng)業(yè)的命脈；水是工業(yè)血液；水是能源與交通的重要載體；概括：水是人類生存的基礎(chǔ)，環(huán)境的核心，可持續(xù)發(fā)展的中心，水直接關(guān)系到國家的穩(wěn)定。二、水文學的主要研究對象——自然界中的水總是以一定的水體形態(tài)存在的，如江河、湖泊、海洋、地下水、冰川、土壤水等水體，這些水體則是水文學的研究對象。三、水文現(xiàn)象的主要特點——（1）循環(huán)性——水不斷通過蒸發(fā)、水汽輸送、降水和徑流等環(huán)節(jié)進行周而復始循環(huán)；（2）周期性——分別以多年、年、月、日等為單位的周期；（3）隨機性——指水文現(xiàn)象在時間上和空間上都有隨機性；（4）相似性——地理及氣候條件相似的河流其水文現(xiàn)象具有一定的相似性；（5）特殊性——不同的下墊面條件產(chǎn)生不同的水文變化特點。循環(huán)性是基礎(chǔ)，周期性和隨機性是時程變化特征，相似性和特殊性是地區(qū)變化特征。四、水文學研究方法——成因分析法（從物理成因出發(fā)，研究水文現(xiàn)象的形成過程并建立水文特征值和有關(guān)因素間的數(shù)學物理模型，作為水文計算的依據(jù)并用于未來的水文情勢預報。特點：對數(shù)據(jù)的依賴性很強）；數(shù)理統(tǒng)計法（以概率論為基礎(chǔ)，根據(jù)實測資料，運用數(shù)理統(tǒng)計原理，求得水文現(xiàn)象特征值的統(tǒng)計規(guī)律，建立水文現(xiàn)象與其影響因素間的經(jīng)驗關(guān)系。特點：簡單易行，但精度不高。在目前的研究中占主導地位）；地理綜合法（根據(jù)水文現(xiàn)象的地區(qū)特性，利用大量的實測資料，找出其地區(qū)特性與分布規(guī)律，以經(jīng)驗公式、水文參數(shù)或水文特征特征值的等值線圖形式表示。特點：可為資料短缺地區(qū)提供相關(guān)水文信息，但精度不高）五、水資源的分類按形成條件——地表水資源和地下水資源按用水部門的用水情況——消耗性水資源和非消耗性水資源按工程措施——天然水資源和調(diào)節(jié)水資源六、水資源的特性循環(huán)性——水循環(huán)，水體的相互轉(zhuǎn)化性；儲量的有限性——生態(tài)保護；用途的廣泛性——工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活等；不可替代性——生命之源；利害兩重性——澇旱；時空分布的不均勻性——南北、冬夏、年份差異；可再生性——通過循環(huán)再生；公共性——大家的。第二章水循環(huán)及徑流的形成第一節(jié)地球上的水體一、水在地理環(huán)境中的地位和作用1、水是地球上分布最廣的物質(zhì)——以氣態(tài)彌漫于空間，以液態(tài)和固態(tài)遍布于地表、埋藏于地下。2、水是地理環(huán)境中最重要的組成部分——水是溶劑，能參與生物的新陳代謝，是生命體的主要成分。3、水文現(xiàn)象的變化能促使物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)移和循環(huán)——水在相變過程中促使物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化和循環(huán)，把地球上的各要素緊密連成一個整體。4、水對地表形態(tài)起重要的塑造作用——由于水的外力作用，造就了豐富多彩的地貌形態(tài)。5、水是巨大的廉價的能源，可供發(fā)電；同時也是豐富的資源——我國工業(yè)和人口的分布大多是依水分布的。二、地球上的水資源1、水資源的概念1）廣義水資源——指水圈里所有的水體。廣義的水圈：地球上所有的水體。狹義的水圈：海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川和地下水六大水體。2）狹義水資源——可被人類直接利用的淡水資源，即河流、淡水湖泊和淺層地下水。2、我國水資源特點（1）水資源時空分布不均——南多北少，東多西少，夏季多冬季少。季節(jié)變化（時間分布）河川徑流的季節(jié)變化取決于河流的補給情況：A秦嶺以南雨水補給區(qū)，取決于降水季節(jié)分布。B東北地區(qū)、華北部分地區(qū)、黃河上游和西北部分地區(qū)，為雨水和冰雪融水補給區(qū)，有春、夏兩次汛期。C西北內(nèi)陸地區(qū)祁連山、天山、阿爾泰山、昆侖山及青藏高原部分河流，以冰雪融化補給為主，徑流變化與氣溫密切相關(guān)。（2）水量的年內(nèi)、年際變化大，水旱災害頻繁發(fā)生。（3）總量多人均少。（4）水資源浪費嚴重——自然原因（時空分布不均）和人為原因（工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水浪費嚴重）。（5）污染日益嚴重——工業(yè)、交通、生活用水導致污染。（6）地下水相對豐富，但要合理開發(fā)，貫徹持續(xù)利用的思想，防止過度開采。（7）水土流失和泥沙淤積嚴重第二節(jié)水循環(huán)與水平衡1、水循環(huán)的概念1）定義——水循環(huán)是指地球上各種形態(tài)的水體，在太陽輻射、地心引力等作用下，通過蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降水、入滲及徑流等環(huán)節(jié)，不斷地發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)變、能量交換的周而復始的運動過程。2）環(huán)節(jié)——蒸發(fā)、輸送、降水、徑流等四個環(huán)節(jié)3）類型——大循環(huán)、小循環(huán)和人為水循環(huán)2、水分循環(huán)的原因1）內(nèi)因——水的“相態(tài)”變化，水汽是唯一在常溫常壓下能夠發(fā)生相變的氣體。2）外因——太陽輻射（蒸發(fā)），大氣環(huán)流（水汽輸送），地球引力（降水）和地表性質(zhì)（徑流）。即

水具有相變特性，氣相和液相水均有流動性?！h(huán)的基礎(chǔ)

地球引力的重力作用，太陽輻射的熱力效應。——水循環(huán)的源動力

水汽流動具有方向性，上升、飄移、降水、下滲、徑流?！鶑脱h(huán)成為可能3、水循環(huán)機理水循環(huán)服從質(zhì)量守衡定律。整個循環(huán)過程保持著連續(xù)性,既沒有開始,也沒有結(jié)尾.從實質(zhì)上講,水循環(huán)是物質(zhì)與能量的傳輸、儲存和轉(zhuǎn)化過程，而且存在于每一個環(huán)節(jié)。太陽輻射和重力作用，是水循環(huán)的基本動力。水的三態(tài)轉(zhuǎn)化為水循環(huán)提供了前提條件；環(huán)境因素在一定程度上影響著水循環(huán)的路途、規(guī)模和強度。（3）水循環(huán)涉及到整個水圈，并深入大氣圈、巖石圈和生物圈。（4）全球水循環(huán)是閉合系統(tǒng)，但局部水循環(huán)是開放系統(tǒng)。（5）地球上的水在交替循環(huán)過程中，總是溶解并攜帶某些物質(zhì)一起運動。4、水分循環(huán)在地理環(huán)境中的作用1）促使地球上各水體相互聯(lián)系，使水成為統(tǒng)一的整體——水圈。2）使各圈層中的水體得到不斷更新，使水成為可再生資源——人類可獲得永不枯竭的水源和能源，污染的水可以得到更新凈化。3）促使其他物質(zhì)的運動，改變自然地理環(huán)境面貌，形成各種各樣的地表景觀。4）水分循環(huán)本身不僅是巨大的物質(zhì)流，而且也是巨大的能量流，對全球能量的傳遞、輸送起重要作用。5）水循環(huán)影響全球氣候——水循環(huán)通過對地表太陽輻射能的重新再分配，使不同緯度熱量的收支不平衡矛盾得到緩解；水循環(huán)的強弱及其途徑直接影響到各地的天氣現(xiàn)象，甚至決定地區(qū)氣候的基本特征。5、水體更替周期（1）概念——是指水體在參與水循環(huán)過程中全部水量被交替更新一次所需的時間。（2）計算公式T=W/DW式中：T為更替周期（年、月、日），W為水體總量（m3）;DW為水體年平均參與水循環(huán)的活動量（m3）。（3）水體更替周期特點A全球不同水體的更替周期都不相同。B水體更替周期是反映水循環(huán)強弱的重要指標，也是反映水體水資源可利用的基本參數(shù)。C更替周期長，反映水體參與自然循環(huán)比較冷淡；更替周期短，反映水體參與自然循環(huán)比較活躍。二、水量平衡水量平衡概念——是指任意選定的區(qū)域（或水體），在任意時間段內(nèi)，其收入的水量與支出水量之差等于該時間段內(nèi)區(qū)域（或水體）內(nèi)蓄水量的變化量，即水在循環(huán)過程中，從總體上來說收支是平衡的。第三節(jié)降水1概念降水是液態(tài)或固態(tài)的水汽凝結(jié)物，從云中下降至地面的現(xiàn)象。雨、雪、霰、雹等都是降水現(xiàn)象。2、降水成因和分類降水的必要條件：大氣中含有足夠的水分和凝結(jié)核充分條件：水蒸氣遇到冷空氣(氣溫降低)分類——根據(jù)氣流上升冷卻的原因不同分：氣旋雨（鋒面雨）；對流雨；地形雨；臺風雨。3、降水要素降水量:一定時段內(nèi)降落在某一面積上的總水量。降水歷時：一場降水自始至終所經(jīng)歷的時間。降水面積：降水所籠罩的面積。降水強度：單位時間內(nèi)的降水量。4、點降水特性分析（1）降水量過程線：一段時間內(nèi)（日、月、年）的降水量隨時間的變化過程。一般以直方圖表示。它是分析流域產(chǎn)匯流的基本資料。（2）降水量累積曲線：以時間為橫坐標，以自降水開始到各時刻降水量的累計值為縱坐標繪制的曲線，自記雨量計中的曲線即為降水累計曲線。（3）強度－歷時曲線：根據(jù)一場降水資料，統(tǒng)計其不同時段內(nèi)最大平均雨強，然后以雨強為縱坐標，時間為橫坐標繪制而成。同一場降雨中雨強與歷時成反比。（4）等雨量線：地區(qū)內(nèi)降水量相等各點的連線。綜合反映了一定時段內(nèi)降水量在空間上的分布變化規(guī)律。5、面降水的計算（1）算術(shù)平均法——以研究區(qū)域內(nèi)各雨量站同時期的降水量相加除以站數(shù)。式中：X——計算區(qū)域平均降水量（mm）;Xi——第i個采樣點的雨量值（mm）;n——采樣點的個數(shù).優(yōu)缺點：方法簡單但地形起伏不能太大，并且雨量筒分布要比較均勻,且密度較大。（2）泰森多邊形法（垂直平分法）條件：1）當流域內(nèi)的雨量和雨量站分布不太均勻時；2）假定流域各點的降水量可由與其距離最近的雨量站的雨量代表。原理：在圖上將相鄰雨量站用直線連接而成若干個三角形，然后對各連線作垂直平分線，連接這些垂線的交點，得若干個多邊形，每個多邊形內(nèi)有一個雨量站，以該多邊形面積作為該雨量站所控制的面積。優(yōu)缺點：該方法可適用于雨量筒分布不均勻的地方，但各雨量筒控制的面積始終不變，在不同降雨過程中都視為定值因而會導致一定的誤差。式中：X——區(qū)域平均降水量（mm）X1，X2，…Xn——各采樣點降水量（mm）F——流域面積（km2）f1，f2，…fn——各采樣點相應劃分面積（km2）（3）等雨量線法：條件——流域或區(qū)域面積較大，地形起伏，對降水量影響顯著，且有足夠的雨量站;方法——先需繪制等雨量線，然后用求積儀或其他方法推求各雨量線的面積，乘以兩等雨量線間的平均雨量，最后累加。優(yōu)缺點：充分考慮了降雨的空間分布，計算精度較高，但對雨量筒的數(shù)量及代表性有較高要求。適用于面積較大、地形變化顯著但雨量站足夠的地區(qū)。6、面降水特性分析（降水特性綜合曲線）（1）平均雨深－面積曲線反映同一場降雨過程中，雨深與面積間對應關(guān)系的曲線，面積越大，平均雨深越小。曲線繪制方法是：從暴雨中心開始，分別量取不同等雨量線所包圍的面積及此面積內(nèi)的平均雨深，點繪而成。（2）面平均雨深－面積－歷時曲線反映同一場降雨過程中，不同降雨歷時，其面平均雨深隨面積的變化規(guī)律。曲線繪制方法是：分別選取不同時段（12、24、72小時）的等雨量線圖，求出各時段平均雨深～面積曲線，繪于同一張圖上，即可得到。7、降雨的觀測降雨的觀測有雨量筒、自記雨量計和數(shù)字型DATALOGGER三類。但在國內(nèi)目前多采用雨量筒和自記雨量計，數(shù)字型Datalogger僅用于某些專門的研究工作，尚未得到普遍推廣應用。自記雨量計有虹吸和斜斗式2類，但不能用來測雪。測雪用稱重式自記雨量計。第四節(jié)蒸發(fā)1概念——水由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w狀態(tài)的過程。2分類——水面蒸發(fā)和陸面蒸發(fā)（土壤蒸發(fā)和植物散發(fā)）3水面蒸發(fā)1）概念：在充分供水條件下的蒸發(fā)。（1）實際蒸發(fā)量（有效蒸發(fā)量）：為蒸發(fā)面躍出的水分子數(shù)與返回的水中的水分子數(shù)之差。（2）蒸發(fā)潛熱：單位質(zhì)量水體從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)所吸收的熱量。2）影響因素——水汽壓差（正比）；風速（正比）；太陽輻射（正比）；溫度（正比）；水質(zhì)（反比）；蒸發(fā)表面積（蒸發(fā)面形狀）（反比）。4土壤蒸發(fā)（1）概念——土壤中所含水分以水汽的形式躍入大氣的現(xiàn)象。從本質(zhì)講是土壤失去水分的干化過程。（2）土壤干化過程劃分A定常蒸發(fā)率階段——土壤含水量大于田間持水量（充分供水條件下），蒸發(fā)率相對穩(wěn)定，其蒸發(fā)量等于或近似等于相同氣象條件下的蒸發(fā)能力。B蒸發(fā)率下降階段——蒸發(fā)率隨著含水量的減少而減小。即土壤中水降到某一臨界值后，土壤蒸發(fā)進入蒸發(fā)率明顯下降階段。蒸發(fā)速度主要取決土壤含水量,氣象因素在于其次.C蒸發(fā)率微弱階段——土壤水由底層向土面的薄膜運動基本停止，即土壤含水量降到第二臨界點，土壤液體水供應中斷，只能依靠下層水汽向外擴散，土壤蒸發(fā)在較深的土層中進行，其汽化擴散的速度主要與上下層水汽壓梯度及水汽所通過的路徑長短和彎曲程度有關(guān)。（3）影響土壤蒸發(fā)的因素——土壤結(jié)構(gòu)（反比）；土壤色澤（正比）；地勢（正比）；糙度（正比）。5植物散發(fā)（植物蒸騰）（1）概念——植物在生長期間，土壤水分經(jīng)過植物枝干及葉面散逸至大氣中的過程。90%以上的水分經(jīng)散發(fā)作用進入大氣.途徑：A根土滲透勢——指由根系中溶液濃度和四周土壤中水的濃度存在梯度差而產(chǎn)生的。B散發(fā)拉力——由于植物散發(fā)作用而拉引根部水向上傳導的吸引，可占植物總需水量的90%以上。（2）影響因素——植物種類、土壤含水量、輻射、溫度及風等。6土壤水分測定方法（常用方法）烘干法——優(yōu)點：準確；缺點：費時、費工張力計——優(yōu)點：可提供土壤水分的剖面特征，可定點長期觀測；缺點：可移動性差，陶瓷頭容易損壞。中子儀法——優(yōu)點：對定點土壤水分的監(jiān)測迅速，可重復性高；缺點：輻射，表層測定誤差大。伽瑪射線法——優(yōu)點：自動化強，土壤擾動性小和及時測得土壤水分時空變化；缺點：輻射，可移動性差。時域反射儀TDR——優(yōu)點：準確，穩(wěn)定性好和可移動性好；缺點：便攜式TDR對深層土壤水分的監(jiān)測比較麻煩。頻域反射儀（FDR）——優(yōu)點：操作簡便，無放射性污染；缺點：無法測定不同土層水分狀況。電測技術(shù)——優(yōu)點：成本低，儀器安裝簡單和測量準確性較高；缺點：受土壤鹽分影響，具有滯后性。蒸滲儀——優(yōu)點：準確；缺點：可移動性差，價格昂貴。7、蒸發(fā)量的觀測(確定）（1）水面蒸發(fā)量的確定——主要有器測法（陸地蒸發(fā)器、蒸發(fā)池和水面漂浮蒸發(fā)器）；經(jīng)驗公式法；熱量平衡法。其中最常用的是：陸地蒸發(fā)器——地面式蒸發(fā)器和埋入式蒸發(fā)器；蒸發(fā)池。（2）土壤蒸發(fā)量的確定——有器測法（常用的有土壤蒸發(fā)器和大型蒸滲儀）；經(jīng)驗公式法；水量平衡法；熱量平衡法等。其中常用的是：土壤蒸發(fā)器；大型蒸滲儀（3）植物散發(fā)量的確定——有直接測定（器測法、坑測法和棵枝稱重法）和分析估算法（水量平衡法、熱量平衡法和各種蒸發(fā)模型等），其中常用的是：器測法；棵枝稱重法（4）流域總蒸發(fā)量——指研究區(qū)內(nèi)所有蒸發(fā)面上各種蒸發(fā)、散發(fā)的綜合。常用：水量平衡法；經(jīng)驗公式8潛在蒸發(fā)量的計算方法1）熱量平衡—波文比法（EBBR法）根據(jù)能量不滅定律，森林林冠層接受的能量等于支出的能量。能量平衡方程為：R=LE+H+G+F+AR:輻射差額H:亂流交換熱通量L:汽化潛熱G:土壤的熱通量E:水汽通量（垂直方向）F:植物體貯熱量的變化LE:蒸散耗熱A:光合作用消耗的熱量（小于R的3%，一般忽略）方程中R輻射差額，G土壤的熱通量，F(xiàn)植物體貯熱量的變化可以實測得到。LE蒸散耗熱和H亂流交換熱通量為未知數(shù)。假定：亂流水汽交換系數(shù)與亂流熱交換系數(shù)相等波文比：B=H/LE=r×⊿θ/⊿er：干濕表常數(shù)⊿θ：兩個觀測高度上的溫度差⊿e：兩個觀測高度上的絕對濕度差則：蒸散量E=(R-G-F)/L(1+B)Penman-Monteith方程Penman公式最早用于計算水面蒸發(fā)。Monteith在Penman公式的基礎(chǔ)上引入了冠層阻力的概念后，即可計算林冠的蒸發(fā)散。L:汽化潛熱E:水汽通量（垂直方向）LE:蒸散耗熱：空氣平均溫度時飽和水汽壓曲線的斜率r：干濕表常數(shù)Qn:凈輻射與地面熱通量的差值：空氣密度ρe:空氣中的水汽壓e*(T):空氣溫度為T時的飽和水汽壓ra:空氣動力學阻力rc:冠層阻力Thornthwaite公式該公式計算的是蒸散潛力，即最大的蒸散量。E:平均日蒸散量mm/天D0:一天的日照時間Tj:月平均氣溫(j=1,2……,12)J:指數(shù)a:經(jīng)驗式4）Makkink公式計算草地的蒸散：空氣平均溫度時飽和水汽壓曲線的斜率r：干濕表常數(shù)Rs:短波總輻射除以汽化潛熱的商a,b經(jīng)驗系數(shù),在荷蘭草地，a=0.61,b=-0.12(mm/d)5）Morton公式用氣候資料計算地區(qū)的實際蒸散E:蒸散量：空氣平均溫度時飽和水汽壓曲線的斜率r：干濕表常數(shù)Rne:凈輻射除以潛熱系數(shù)Led:空氣露點濕度下的飽和水汽壓Rs：天空短波輻射總量ea:空氣的飽和水汽壓當T>=0度fA=47.5cal/cm2.天.mbT<0度fA=54.6cal/cm2.天.mbMm=(1.37R1-0.394Rs)/LR1:凈長波輻射6）Priestley-Taylor公式水分供應充足條件下草地的蒸發(fā)散E:蒸散量：空氣平均溫度時飽和水汽壓曲線的斜率r：干濕表常數(shù)Qn:凈輻射與地面熱通量的差值a:經(jīng)驗常數(shù)1.26-1.297）Ture公式計算年蒸散量E:年蒸散量mm/年P(guān):年降雨量mm/年E0:土壤水分充足條件下最大年蒸散潛力E0=300+25T+0.05T3n:常數(shù)n=29、蒸發(fā)散：是土壤蒸發(fā)和植物蒸騰的總和，除受到能量補給和水汽傳輸影響以外，還受蒸發(fā)表面水分供給影響。我國蒸發(fā)量概況（1）年總蒸發(fā)的地理分布與年降水量在地理位置上的變化大體相當。自東南向西北有明顯的遞減趨勢。（2）年總蒸發(fā)的年內(nèi)變化與氣象要素與太陽輻射的年內(nèi)變化過程一致。夏季有明顯的增強，全年最小蒸發(fā)量一般出現(xiàn)在12月及1月。第五節(jié)水汽擴散與輸送一、水汽擴散水汽擴散：由于物質(zhì)、粒子群的隨機運動而擴展于給定空間的一種不可逆現(xiàn)象。擴散過程也伴隨著能量的轉(zhuǎn)移，使水汽趨于平衡。1、分子擴散（分子混合）——如蒸發(fā)過程中液面上水分子由于熱運動結(jié)果，脫離水面而進入空氣中并向四周散逸的現(xiàn)象。2、紊動擴散（紊動混合）含義是：由于受到外力作用影響，水分子原有的運動規(guī)律受到破壞，呈現(xiàn)“雜亂無章的運動”。特點是：運動速度的時空分布和過程沒有規(guī)律，并引起大小不等的渦旋；紊動擴散>>分子擴散。二、水汽輸送水汽輸送：大氣中水分因擴散而從一個地方向另一個地方運移或者由低空輸送到高空的過程。水汽輸送主要有大氣環(huán)流輸送和渦動輸送，并具有強烈的地區(qū)特征和季節(jié)變化規(guī)律。1、水汽輸送通量——單位時間內(nèi)流過單位面積的水汽量。2、水汽輸送散度——單位時間匯入單位體積或從該體積輻散出的水汽量。三、影響水汽輸送的因素大氣環(huán)流——大氣環(huán)流決定全球流場和風速場，進而影響全球水汽的分布變化。地理緯度——表現(xiàn)為影響輻射平衡值，再影響氣溫和水溫的緯向分布。海陸分布——影響空中水汽含量的多少。海拔高度——海拔高度升高，水汽含量相應減少。地形屏障——形成雨坡和雨影區(qū)域。四、我國水汽輸送的特點1、存在三個水汽源（極地氣團的西北水汽流、南海水汽流和孟加拉灣水汽流）、三條輸入途徑（西北水汽流自西北方向入境、南海水汽自粵閩沿海登陸北上、孟加拉灣水汽自北部灣入境），并具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律；2、水汽輸送既有大氣環(huán)流引起的平均輸送，也有移動性渦動輸送，前者與風場一致，后者與濕度梯度一致；3、地理位置、海陸分布與地貌上的總體布局，制約了全國水汽輸送的基本特征；4、水汽輸送場垂直分布存在明顯差異。我國上空水汽的收支特點：全國凈輸入水汽量折合平均水深為279mm；水汽主要從南部和西部邊境進入，從東南輸出；長江地區(qū)凈輸入量最大，依次為華南、西南、東北、西北區(qū)，華北地區(qū)為負值區(qū)；經(jīng)向輸入占55.8%，緯向輸入占44.2%；輸出緯向占89.2%，經(jīng)向占10.8%。第六節(jié)入滲（下滲）入滲：指水從地表滲入土壤和地下的運動過程。一、入滲物理過程1、入滲過程階段劃分——（1）滲潤階段；（2）滲漏階段；（3）滲透階段2、入滲水的垂向分布飽和帶——土壤表層，不超過1.5厘米過渡帶——飽和帶下，一般5厘米水分傳遞帶——過渡帶下，土壤含水量沿垂線均勻分布，占飽和含水量的60-80%濕潤帶——水分傳遞帶下，是含水量隨深度迅速遞減的水分帶，末端是濕潤鋒面3、入滲要素入滲率——指單位面積上單位時間內(nèi)滲入土壤中的水量，mm/h。入滲能力——指在充分供水條件下的下滲率。穩(wěn)定入滲率——下滲率趨于穩(wěn)定的常值。二、達西定律——不同類型的圓筒和不同質(zhì)地的土壤其滲透流量Q與圓筒橫截面面積A和水力比降hw/L成正比，并與土壤透水性質(zhì)有關(guān)。三、入滲公式1菲利普（1957）入滲公式2霍頓入滲公式四、影響入滲的因素土壤性質(zhì)：取決于土壤的滲透性能及前期含水量；降雨：強度、歷時、降水時間及空間分布；植被：枯枝落葉（有滯水作用）、土壤結(jié)構(gòu)；流域地形：坡度、坡向；人類活動：雙重性（雙面性）五、入滲量觀測常用同心環(huán)法——無雨時將內(nèi)外環(huán)用木錘打入土中約10cm（注意：內(nèi)外環(huán)應保持四周相等，環(huán)口水平）；起初（土干）采用“定量加水法”——內(nèi)環(huán)定量加水外環(huán)不定量，但要同時節(jié)水，保持內(nèi)外水面相似；然后采用“定面加水法”——根據(jù)內(nèi)環(huán)中設(shè)置的測針為固定標志，每次加水到針尖，用秒表測定入滲時間可測入滲量。觀測次數(shù)：開始3~5分1次，后不斷延長。第七節(jié)徑流徑流：由流域上降水所形成的、沿著流域地面和地下向河川、湖泊、水庫、洼地流動的水流。徑流形成過程：從降水到達地面至水流從流域出口斷面流出的物理過程。一、影響河川徑流形成和變化的因素1、氣象因素——最主要的因素一次降水產(chǎn)生一次洪峰，降水集中季形成洪水期。溫度高，冰雪融化，產(chǎn)生洪峰。降水過程對徑流的影響是：如先小雨后大雨，則易形成大洪水。2、下墊面性質(zhì)及其他因素地理位置：如緯度、距海遠近等。地貌特征：山地、丘陵、盆地、平原等。地形特征：坡度影響（陡坡則下滲少徑流多，緩坡下滲多徑流少）；坡向影響（迎風坡徑流多，背風坡徑流少）。地質(zhì)條件：構(gòu)造和巖性等影響河網(wǎng)發(fā)育及地下水補給。土壤特性：影響徑流的含沙量湖沼植被：植被類型、分布、水理性質(zhì)等能起調(diào)節(jié)徑流的作用3、人為因素人工降雨、人為融冰、跨流域引水等會引起河川徑流增加；引水灌溉農(nóng)田會導致徑流減少；修建水庫則改變河川徑流的時間分配等。二、河川徑流的形成過程1、降水階段——降水階段是徑流形成的初始階段。降水量的大小、降水強度以及降水時間變化等均能影響徑流量的形成。2、蓄滲（停蓄）階段（1）植物截留定義——降雨被植物莖葉攔截的現(xiàn)象，取決于植物的稀疏、種類和季節(jié)。大小——植物截留量與降水量、植被類型及其結(jié)構(gòu)、郁閉程度有關(guān)。SMAX=0.935+0.498×LAI-0.00575×LAI2式中：SMAX為最大截留能力（mm），LAI為葉面積指數(shù)。累積截留量的計算CINT=SMAX×[1-e-(1-p)×PCUM/SMAX]式中：CINT為累積截留量（mm）；PCUM為累積降雨量（mm）；p為系數(shù)（1-0.046*LAI）；SMAX為最大截留能力。下滲——降落在地面的水在分子力、毛管力和重力作用下入滲到土壤內(nèi)的運動過程。下滲的水被土壤吸收和保持，土壤吸收和保持水分的最大能力稱為最大持水量。（3）滲透——下滲水滿足土壤最大持水量后多余的水在重力作用下沿著土壤空隙向下運動達到潛水面補給地下水的過程。（4）填洼——降雨在地面凹穴、洼陷處停滯的過程。蓄滲階段的特點——降落的雨水大部分下滲到地下，成為地下水的補給源；地面上沒有流動的水體。3、產(chǎn)流漫流階段（1）含義：降水滿足蓄滲后就開始沿天然坡面逐級流動到不同的河槽里的過程。（2）類型：①坡面漫流：雨水在坡面上呈片狀、細溝狀運動的現(xiàn)象。坡面漫流的形態(tài)：層流：當流速較小時，各流層的液體質(zhì)點都有條不紊的運動，互不混雜。紊流：當流速較大時，各流層的液體質(zhì)點形成渦體，互相混摻。坡面漫流的計算與判斷：謝才公式：v=CR?J1/2曼寧公式：v=1/nR2/3J1/2水流流態(tài)的判別－－雷諾數(shù)（Reynolds）Re=V×R/u式中：v為流速，R為水力半徑，u為運動粘滯系數(shù)。對于明渠流而言，當Re<=500時為層流，大于500時為紊流。②壤中流（地下徑流）——發(fā)生在非均質(zhì)或?qū)哟涡酝寥乐械耐杆畬优c相對不透水層界面上。當上層水流滲達兩層交界面時，因下層土壤導水性能小于上層，出現(xiàn)飽和積水，當上層土壤含水量大于田間持水量時，在下層界面上形成自由水，隨著上層繼續(xù)供水，飽和水層繼續(xù)增厚，從而形成壤中流。③流域產(chǎn)流A、超滲產(chǎn)流——發(fā)生在地下水埋藏深、包氣帶厚度大、土壤透水性差、植被也較差的丘陵區(qū)或干旱地區(qū)。在降雨條件下，入滲鋒面不超過0.5m，達不到整個包氣帶。特點——降雨強度大于入滲速率時才開始產(chǎn)流，徑流量和產(chǎn)流面積并不是隨著降雨的繼續(xù)而增大，而是有增有減。B、蓄滿產(chǎn)流——主要發(fā)生在包氣帶較薄、植被較好、土壤透水性強、入滲強度大的地區(qū)。土壤比較濕潤、接近地下水面有毛管帶、土壤層缺水量較小，一次降水入滲鋒面很容易與毛管水建立水力聯(lián)系，包氣帶很容易達到飽和。降水量和土壤前期含水量對徑流起決定性作用。特點——先滿足包氣帶最大蓄水的地方先產(chǎn)流；徑流量和產(chǎn)流面積隨著降雨的繼續(xù)會增大；同一降水量條件下，前期含水量越大，徑流量越大；在滿足最大蓄水量以前徑流系數(shù)小于1，滿足以后徑流系數(shù)等于1。C、復合形式——主要發(fā)生在包氣帶厚度在2－4m左右，土壤透水性能中等，年內(nèi)及多年降水很不穩(wěn)定，且地下水位變幅較大的地區(qū)。干旱期地下水位較低，以超滲產(chǎn)流為主，汛期地下水位上升，以蓄滿產(chǎn)流為主。我國一些地區(qū)的產(chǎn)流方式我國淮河以南濕潤地區(qū)，以蓄滿產(chǎn)流為主，年徑流系數(shù)在0.5左右；東北部分地區(qū)（松花江流域）雖然降雨量并不多，但因凍土帶的存在，在植被覆蓋良好的地區(qū)，土層薄，表土疏松、透水性強、降雨相對集中，也以蓄滿產(chǎn)流為主。西北地區(qū)：干燥、土層厚、地下水位低，以超滲產(chǎn)流為主，但在高原草地、沼澤地帶、有常年積雪補給的地方，也以蓄滿產(chǎn)流為主。華北、東北的西南部，以超滲產(chǎn)地流為主，但一些植被較差的土石山區(qū)，具有一定風化層的地方，會出現(xiàn)超滲和壤中流的交替形式。在濱海平原，地勢低洼，地下水水位很高，同時年內(nèi)降水分配不均，多出現(xiàn)超滲和蓄滿的交替形式，淮北地區(qū)也會出現(xiàn)超滲和蓄滿的交替形式。產(chǎn)流漫流的條件——要有供水條件；要有足夠大的供水強度；對壤中流和地下徑流而言，還需要存在臨時飽和帶，對飽和地面徑流而言，地表全層需要飽和；產(chǎn)流需要側(cè)向動力（水力坡度、水流歸槽的條件）；所有產(chǎn)流形式都發(fā)生在一定的包氣帶界面上，上界面產(chǎn)生地面徑流，中界面產(chǎn)生壤中流和飽和地面徑流，下界面產(chǎn)生地下徑流。產(chǎn)流漫流階段的特點——形式以細小的溝流、片流和壤中流；沒有固定的流路，時分時合，流速小、流程短。4、河網(wǎng)匯流階段含義：各種徑流成分經(jīng)過坡地匯流注入河網(wǎng)后，沿河網(wǎng)向下游干流出口斷面匯集的過程。特點：流量不斷增多，水位上升。5、流域匯流階段（1）匯流過程與匯流時間流域匯流過程：流域上各處產(chǎn)生的各種成分的徑流，經(jīng)坡地到溪溝、河系，直到流域出口的整個過程。匯流可以分為坡地匯流和河網(wǎng)匯流兩個部分。不同成分的徑流匯集到流域出口斷面所經(jīng)歷的時間不同，直接降到河槽內(nèi)的徑流匯流最快，其次是坡面徑流，再次是壤中流，最后是地下徑流。同一類型的徑流，因在流域上的分布不同，因而具有不同的匯流途徑和匯流時間。最大流域匯流時間：是指流域中路徑最大的水質(zhì)點流到出口斷面的時間。流域滯時：是指流域出口斷面洪水過程線的形心出現(xiàn)時間與凈雨過程形心出現(xiàn)時間的間隔。（2）影響流域匯流的因素①降水特性：暴雨中心的空間分布及其移動方向，暴雨中心越靠近流域出口，則流量過程線越陡，匯流越快；相同降雨量條件下，雨強越大，則降雨損失越小，產(chǎn)流越快，洪峰越大。②地形坡度：地形坡度越陡，匯流速度越快，匯流時間越短，流量過程線越陡。③流域形狀：在其他條件相同的條件下，不同流域形狀會產(chǎn)生不同的流量過程線，狹長形的流域匯流時間較長，徑流過程線比較平緩，而扁行的流域有匯流集中，洪水漲落迅速，洪水過程線比較偏陡。④水力條件：在暢流條件下，水位越高、流速越快，則匯流時間越小，流量過程線就越陡。三、年徑流的有關(guān)概念年徑流量：一個年度內(nèi)通過河流某斷面的水量。多年平均徑流量：實測多年年徑流量的平均值。正常年徑流量：當統(tǒng)計的實測年限趨于無限大時，多年平均流量將趨向于一穩(wěn)定值，該值即為正常年徑流量。它反映了天然情況下河流儲藏水資源的理論數(shù)量，同時也反映了能開發(fā)利用的地面水資源的最大程度。四、徑流特征值1、流量Q：單位時間內(nèi)通過河流某一斷面的水量。單位m3/s2、徑流總量W：一定時期內(nèi)通過河流某一橫斷面的總水量。單位：m3。3、徑流深R：徑流量均勻地鋪在整個流域面積上所相當?shù)乃畬由疃取挝唬簃m。4、徑流模數(shù)M：流域出口斷面流量與流域面積之比值。單位：m3/（s.km2）。5、徑流系數(shù)：某一時期內(nèi)的徑流深與相應的流域平均降雨深的比值。取值范圍為0～1。6、徑流變率（模比系數(shù)K）：指任何時段的徑流量或徑流模數(shù)或徑流深與同時段多年平均的徑流量或徑流模數(shù)或徑流深之比。五、數(shù)理統(tǒng)計方法基礎(chǔ)知識1、概念事件：隨機試驗的結(jié)果。隨機事件：某種事件在試驗結(jié)果中可以發(fā)生也可以不發(fā)生。概率：P（A）=m/nP（A）為一定條件下出現(xiàn)隨機事件A的概率；n為試驗所有可能結(jié)果總數(shù)；m為有利于A事件出現(xiàn)的可能結(jié)果數(shù)；古典概率：試驗的所有可能結(jié)果都是等可能的，并且試驗可能結(jié)果的總數(shù)是有限的。頻率：對于非古典概型的事件，只能通過試驗來估計概率。設(shè)事件A在n次試驗中出現(xiàn)了m次，則稱W（A）=m/n為事件A在n次試驗中出現(xiàn)的頻率。當試驗次數(shù)n不大時，事件的頻率有明顯的隨機性。但當試驗次數(shù)足夠大時，事件的頻率與其概率十分接近。經(jīng)驗概率：當事件不能歸結(jié)為古典概型時，可以通過多次試驗，把事件的頻率作為事件的概率近似值，這樣得到的概率為經(jīng)驗概率或統(tǒng)計概率。頻率的加法定理兩個互斥事件（不能同時發(fā)生）和的概率等于這些事件概率之和，即P（A+B）=P（A）+P（B）式中：P（A+B）為事件A與B之和的概率；P（A）為事件A的概率；P（B）為事件B的概率；如事件A與B并非互斥，則事件和的概率為：P（A+B）=P（A）+P（B）-P（AB）式中：P（AB）為同時發(fā)生事件A和B的概率。頻率的乘法定理：對于兩個獨立事件，該兩項事件同時發(fā)生的概率等于這兩事件概率的乘積，即P（AB）=P（A）P（B）式中P（AB）為同時發(fā)生事件A和B的概率；對于不獨立的事件，乘法定理為：P（AB）=P（A）P（B/A）或P（AB）=P（B）P（A/B）P（A/B）為事件A在事件B發(fā)生情況下的概率；P（B/A）為事件B在事件A發(fā)生情況下的概率。例:設(shè)某地區(qū)位于河流A與河流B的匯合點，當任一河流泛濫時，該地區(qū)即被淹沒。設(shè)在某時期內(nèi)河流A泛濫的概率為0.1，河流B泛濫的概率為0.2，又知當河流A泛濫時河流B泛濫的概率為0.3。求在該時期內(nèi)這個地區(qū)被淹沒的概率。又當河流B泛濫時，河流A泛濫的概率為多少？P（A+B）=P（A）+P（B）-P（AB）=P（A）+P（B）-P（B/A）P（A）=0.1+0.2-0.3*0.1=0.27由于P（A/B）P（B）=P（B/A）P（A）則當河流B泛濫時，河流A泛濫的概率為：P（A/B）=P（B/A）*P（A）/P（B）=0.3*0.1/0.2=0.15隨機變量：是指表示隨機試驗結(jié)果的一個數(shù)量。離散型隨機變量：若隨機變量僅能取得區(qū)間某些間斷的離散數(shù)值，則稱該隨機變量為離散型隨機變量。連續(xù)型隨機變量：若隨機變量可以取得一個有限區(qū)間內(nèi)的任何數(shù)值，則稱該隨機變量為連續(xù)型隨機變量。2、隨機變量的概率分布隨機變量可以取得所有可能值中的任何一個值，但取得某一可能值的機會并不相同，有的機會大，有的機會小。也就是說隨機變量是以一定的概率來取某個可能值的，即隨機變量的取值與其概率之間有一定的對應關(guān)系。P（X=x1）=p1，P（X=x2）=p2P（X=x3）=p3，P（X=x4）=p4一般將這種對應關(guān)系稱為隨機變量的概率分布規(guī)律，簡稱為概率分布。對連續(xù)性隨機變量而言，由于其取值可能無限，所以取具體某個值的概率趨于零，只能研究某個區(qū)間的概率，即用隨機變量落在某個區(qū)間的概率來分析其概率分布規(guī)律。如：圓周長1m的輪子，在平板上滾動，若將輪周分成許多等分，剛好落在0.7-0.8m的概率為1/10，落在0.70-0.71m間的概率為1/100，落在0.70m處的概率為0。對于隨機變量，通常還研究隨機變量取值大于某一值的概率，即研究X>x的概率，可表示為P（X>x）。顯然P（X>x）是x的函數(shù)，這個函數(shù)稱為隨機變量X的分布函數(shù)，即F（x）=P（X>x）它代表X的取值大于x的概率。上圖表示某雨量站年雨量的分布曲線。若x=800mm，由分布曲線知P（X>800）=0.6。這表明該站年雨量從多年平均來看，超過800mm的可能性為60%。根據(jù)曲線分析該站年降水在800-900mm之間的概率為多少？根據(jù)加法定理，隨機變量落在（x，x+Δx）內(nèi)的概率為：P（x+Δx>X>x）=F(x)-F(x+dx)由圖可知,年降水量落在800-900之間的概率為0.6-0.24=0.34。重現(xiàn)期：表示某一水文特征值平均多少年出現(xiàn)一次。即指在許多試驗中，某一事件重復出現(xiàn)的時間間隔的平均數(shù)?？傮w：隨機變量在一定范圍內(nèi)可以取得不同的數(shù)值，其中不同的數(shù)值的出現(xiàn)均有一定的頻率，則隨機變量所能取值的全體稱為總體。樣本：從總體中抽出的一部分研究對象。樣本容量：樣本所含項數(shù)的多少。3、隨機變量的分布參數(shù)平均數(shù)設(shè)隨機變量有以p1、p2、、、pn為概率的可能值x1、x2、、xn，其平均值為：平均數(shù)是個非常重要的參數(shù)，它代表了隨機變量的重心，可以代表隨機變量的水平。眾數(shù)是表示概率密度分布峰值所對應的數(shù)，對于離散型隨機變量，當pi>pi+1，且pi>pi-1時，pi對應的值xi就是分布的眾數(shù)。對于連續(xù)性隨機變量，眾數(shù)就是使得分布密度函數(shù)f（x）為極大的x值。中位數(shù)是把概率密度分布兩個相等部分的數(shù)，對于離散型隨機變量，將隨機變量所有的取值按大小次序排列，中位數(shù)為位置居中的數(shù)字。對連續(xù)型隨機變量，中位數(shù)將概率密度曲線下的面積劃分為各等于1/2的兩個部分。適用于樣本適用于總體標準差——設(shè)系列中隨機變量取值為x1，x2…xn，各值對x’的離差為（x1－x’）,（x2－x’）,…（xn－x’）。則均方差為：適用于樣本適用于總體離勢系數(shù)——標準差雖然說明隨機變量分布的離散程度，但對于兩個不同的隨機變量，如果它們的平均數(shù)不同，就無法用標準差來比較這兩個隨機變量。Cv=σ/x偏態(tài)系數(shù)——對于隨機變量，平均數(shù)為分布的重心，離勢系數(shù)顯示了離散程度，而分布對重心是否對稱，這兩個參數(shù)都不能說明，需要引進反映隨機變量是否對稱的參數(shù)—偏態(tài)系數(shù)。偏態(tài)系數(shù)為正表示正偏；偏態(tài)系數(shù)為負表示負偏。4、幾重常用的概率分布曲線正態(tài)分布——自然界中有很多隨機變量，具有一種很類似的概率密度分布，在數(shù)學中通常稱為正態(tài)分布。皮爾遜III型分布——皮爾遜III型曲線是一條一端有限一端無限的不對稱單峰曲線5、相關(guān)分析實際工作中經(jīng)常會遇到兩種或兩種以上的隨機變量，這些變量之間存在著一定的聯(lián)系。研究分析兩種或兩種以上隨機變量之間的關(guān)系，稱為相關(guān)分析。完全相關(guān)（函數(shù)關(guān)系）；零相關(guān)；統(tǒng)計相關(guān)：它既不象函數(shù)關(guān)系那么親密，也不象零相關(guān)那么毫無關(guān)系，而是介于這兩極端之間的關(guān)系。如果把這種關(guān)系點在坐標上，能發(fā)現(xiàn)點據(jù)很散亂，但卻具有明顯的趨勢，這種趨勢可以用數(shù)學關(guān)系擬合。相關(guān)的種類簡相關(guān)：指兩個變量之間的相關(guān)關(guān)系。有直線相關(guān)和曲線相關(guān)；正相關(guān)與負相關(guān)；復相關(guān)：三個或三個以上變量的相關(guān)。也有直線和曲線相關(guān)之分?；貧w方程的確定——圖解法：分析法。第三章地球上的各大水體第一節(jié)海洋一、海洋概述地球總面積有5.1億km2，其中海洋3.61億km2，占70.8%。地球上的海洋是連成一片的，形成浩瀚的大洋。世界大洋分為四部分，即太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。太平洋是世界第一大洋。（一）研究海洋的意義1、海洋對地理環(huán)境影響巨大——對氣候的調(diào)節(jié)、對海岸的塑造等。2、海洋資源豐富——海洋具有有生物資源、礦產(chǎn)資源、是資源、化學資源、動力資源等。據(jù)估計：海底石油總儲量達3000億噸以上，占全球的1/3，目前有80多個國家和地區(qū)發(fā)現(xiàn)了石油和天然氣，50多個國家在海上進行石油鉆探，40多個國家投入開采，年產(chǎn)油量占全世界總產(chǎn)油量的1/4。3、海洋是國際間貿(mào)易往來的重要通道——因為海上往來便利。4、海洋是國防建設(shè)的門戶——從鴉片戰(zhàn)爭開始，帝國主義就從含上向我國入侵。5、注意海洋環(huán)境保護——海洋資源保護和防止海洋環(huán)境污染。（二）海洋分布特征——總的特征是：分布面積廣，海洋之間相互溝通，形成統(tǒng)一的世界大洋。1、南北半球——赤道為界南半球——陸地占19%，海洋占81%北半球——陸地占39%，海洋占61%2、東西半球——西經(jīng)20度和東經(jīng)160度為界東半球——陸地占35%，海洋占65%西半球——陸地占20%，海洋占80%3、水陸半球水半球（中心位于南緯38度，180度）——陸地占9.5%，海洋占90.5%陸半球（中心位于北緯38度，0度）——陸地占47.3%，海洋占52.7%4、結(jié)論1）任一半球海洋面積均大于陸地面積2）北緯60-70度陸地幾乎連成一片，南緯56-65度海洋幾乎連成一片3）北極為海，南極為陸（三）海洋分類和劃分根據(jù)地理位置和水文特征分為主體部位（洋和海）與附屬部位（海灣與海峽）1、洋1）含義——遠離大陸，深度大，面積廣，不受大陸影響，具有較穩(wěn)定的理化性質(zhì)和獨立的潮汐系統(tǒng)及強大的洋流系統(tǒng)，是海洋的中心部分，占海洋總面積的89%。2）分類——四大洋（即太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋），面積、深度等見課本表格。總之，地大不如海大，山高不如水深3）海洋分界線太平洋與大西洋分界線——南美合恩角沿西經(jīng)67度到南極洲。太平洋與印度洋分界線——馬六甲海峽北端——蘇門答臘群島西岸——爪哇島南岸——帝汶島——阿拉弗拉海——澳大利亞的倫敦德里角——巴斯海峽至塔斯馬尼亞島的東南角沿東經(jīng)147度到南極洲。太平洋與北冰洋的分界線——白令海峽。印度洋與大西洋分界線——非洲南端的厄加勒斯角沿東經(jīng)20度至南極洲。2、海1）含義——靠近大陸，深度淺，面積小，兼受洋、陸影響，具有不穩(wěn)定的理化性質(zhì)，潮汐現(xiàn)象明顯，洋流系統(tǒng)手大洋控制。2）分類A、地中海——介于兩個以上的洲（或大陸）之間，并有海峽與相鄰海洋相通的水域。如地中海、紅海、加勒比海等。B、邊緣?！挥诖箨戇吘壍乃颍徊糠忠源箨憺榻?，另一部分以島嶼、半島、群島與大洋分開。如東海、黃海、南海等。C、內(nèi)?！烊氪箨憙?nèi)部的水域，僅有狹窄的水道與相鄰海洋相通。如渤海、波羅的海等。D、外海——雖位于大陸邊緣，但與洋有廣闊聯(lián)系的海。如阿拉伯海、巴倫支海等。E、島間海——大樣中由一系列島嶼所環(huán)繞形成的水域。如爪哇海、蘇拉威斯海等。3、海灣——指海洋伸入陸地的部分，深度和寬度向陸地逐漸減小。其水文特征是：潮差較大、水體較平靜。如湄洲灣、孟加拉灣、阿拉伯海等。4、海峽——指連通海洋與海洋的狹窄的天然通道。其水文特點是水流急，潮速大，上下層或左右兩側(cè)還水理化性質(zhì)不同、流向不同。溝通兩海——渤海海峽（渤海和黃海）；臺灣海峽（東海和南海）等。溝通兩洋——麥哲倫海峽（太平洋和大西洋）；白令海峽（太平洋和北冰洋）等。溝通海洋——直布羅陀海峽（地中海和大西洋）等。二、海水的理化性質(zhì)（一）海水的化學成分1、海水是成分復雜的混合溶液，但最主要的化學成分是H和O。因為海水總體積中水占96-97%。此外，海水中還包含溶解質(zhì)——各種無機鹽類、有機化合物等的溶解物質(zhì)溶解氣體——氧氣、二氧化碳等固體物質(zhì)——有機無機固體、膠體顆粒等2、海水中含有80多種化學元素大量元素——指豐度（每升海水中含有元素的毫克數(shù)）大于1mg的。主要有12種（Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、Si、F）。微量元素——指豐度在1mg以下。有70多種，其中P、N等對海洋生物的生長繁殖有重要作用，又稱營養(yǎng)元素。（二）海水的鹽度和氯度1、鹽度——指1000克海水中，將溴、碘以氯置換后，其所含氯、溴、碘的總克數(shù)。Cl‰2、氯度——指1000克海水中，將溴、碘以氯置換后，把所有的碳酸鹽轉(zhuǎn)化為氯化物，所有的溴化物、碘化物全部轉(zhuǎn)化為氯化物，所有的有機物質(zhì)全部氧化后，其所含的固體物質(zhì)的總克數(shù)。S‰S‰=0.030+1.805Cl‰=34.6+0.0175（E—P）3、世界大洋表層鹽度的地理分布世界大洋表層平均鹽度為35‰，但各海洋分布不同，太平洋34.9‰，大西洋35.4‰，印度洋34.8‰。大洋表層鹽度分布特征是：赤道附近鹽度較低，南北緯20度附近最大，隨緯度升高而減小。寒暖流交匯處等鹽度線密集，鹽度梯度大。鹽度極高值在紅海（S‰=41‰），最低值在波羅的海（S‰=7-12‰），其中的波的尼亞灣僅為2-3‰。4、影響鹽度分布的因素氣象因素——降水鹽度下降；蒸發(fā)鹽度升高；結(jié)冰鹽度增大；融冰鹽度減小等。洋流因素——暖流鹽度增大；寒流鹽度減小。徑流因素——徑流量多鹽度下降。（三）海水的溫度到達海面的太陽輻射約50%消耗于海面蒸發(fā)，40%被反射，50%被大氣吸收，5%增加海水表層溫度（通過上下層熱交換和洋流擴散）。1、海水溫度的時間變化1）日變化——最高值14-16時，最低值4-8時，主要受太陽輻射日變化影響2）年變化——最高值夏季，最低值冬季，見課本圖。2、表層海水溫度的地理分布全球海洋平均溫度為17.4度（全球氣溫平均為14度），但各大洋不一樣，太平洋19.1度；大西洋16.9度，印度洋17度，北冰洋-1.7~-3度。其中年均溫高于20度的海域占1/2以上，高于25度的約占1/3，所以海洋是很溫暖的海水溫度變化在-1.7~30度之間，最高溫度在赤道以北（熱赤道），最低值在兩極寒暖流交匯處等溫度線密集等溫線在北半球不規(guī)則，而在南半球接近平行于緯線（四）海水的密度1、定義——單位體積中的海水質(zhì)量。ρ=1.022-1.028g/cm32、影響因素——與溫度成反比，與鹽度成正比，與壓力成正比海水最大密度溫度隨鹽度增加而降低，并低于結(jié)冰溫度。因為借并溫度也隨鹽度增加而降低，但降低較慢。（五）顏色和透明度1、水色——指海水的顏色，即陽光經(jīng)過海水折射、散射以后的光譜色。1）影響因素——取決于海水對太陽光線的吸收和反射；還與海中的懸浮質(zhì)、浮游生物的顏色有關(guān)。2）顏色——一滴海水是無色的；大片海水是蔚蘭色的（因為海水對波長較長的紅橙黃吸收多，而對青蘭紫反射多）。如紅海就是因為水中紅藻大量繁殖而成。3）測定——用水色計（一支由22個顏色不同的玻璃管組成）測量。號碼越小，水色越高，海水越蘭。2、透明度——指海水透光能力的大小。用一直徑為30厘米中間刻有黑線的白色圓盤放入水中，所能看到的最大深度就是透明度。透明度最好的是大西洋中部的馬尾藻海（66.5米），最差的是黃河河口處僅0.5米。三、海水的運動（一）潮汐1、定義——由月球和太陽的引力引起的海面周期性升降現(xiàn)象，分為垂直方向的海面升降和水平方向的周期性運動。主要要素有：漲潮——海面升高，海水涌向海岸落潮——海面下降，海水從岸上后退高潮——漲潮時海水面最高處低潮——落潮時海水面最低處大潮——高低潮差最大時小潮——高低潮差最小時順潮——朝向太陽和月球一面形成的潮汐對潮——背向太陽和月球一面形成的潮汐引潮力——由月球和太陽的引力差死海面發(fā)生升降。月球引力大于太陽引力（引力與質(zhì)量成正比，與距離成反比）2、潮汐類型半日潮——一個太陰日里海水漲落兩次。如黃海和東海大多屬之全日潮——一個太陰日里海水漲落一次。如北部灣混合潮——不規(guī)則潮汐。如南海3、涌潮——在一些喇叭型河口區(qū)，由于受到地形束狹及河底抬高的影響，常出現(xiàn)涌潮。特點——潮波來勢迅猛，潮端陡立，水花飛濺，潮上涌。其勢如萬馬奔騰、排山倒海，異常壯觀，又稱怒潮。如我國的錢塘大潮。（二）潮流1、含義——在引潮力作用下產(chǎn)生的海水周期性水平運動。2、要素漲潮流——指海水由外海向內(nèi)海、海灣和沿岸流動落潮流——指海水由內(nèi)海、海灣和沿岸向外海流動3、類型按時間分——半日潮流、全日潮流和混合潮流按運動形式分回轉(zhuǎn)流——受潮波和地轉(zhuǎn)偏向力作用，海水流向在一日或半日內(nèi)北半球順時針回轉(zhuǎn)360度。往復流——受地形抬升隔淺限制，海水只能形成往復運動，多產(chǎn)生于海峽、河口和狹窄海灣處。（三）波浪1、定義——指海水在內(nèi)外力作用下，海水質(zhì)點以某原有平衡位置為中心作周期性的圓周運動，并引起波行的傳播。外力——風、地震、行船、氣壓差、日月引力等內(nèi)力——重力、水壓力、表面張力等傳播——是波形的傳播，不是水質(zhì)點的向前運動2、波浪的要素波峰——波浪的最高部分（或指靜水面以上部分）波谷——波浪的最低部分（或指靜水面以下部分）波高——波峰與波谷的垂直距離波長——兩相鄰波峰之間的水平距離周期——水質(zhì)點經(jīng)兩相鄰波峰的時間3、波浪的類型1）根據(jù)成因分類A、風浪——有風的作用而產(chǎn)生的波浪。其特點是波高大于波長，屬于短波性質(zhì)，波形不對稱，迎風波度小于背風波度，嚴重者發(fā)生碎波。B、氣壓波——指由于氣壓驟變或暴雨集中等因素引起的C、潮波——由潮汐張羅而引起的海面波動D、地震波——由地震或火山噴發(fā)而引起的波浪2）按波形傳播形式分A、前進波——波形不斷向前傳播B、駐波——指兩組振幅、波長、周期相同而傳播方向相反的波迭加形成的波浪。一般發(fā)生在半封閉的海區(qū)和海港中，又稱港灣副振動。其特點是水質(zhì)點在波腹處只做垂直運動，在波節(jié)處只做水平運動。3）根據(jù)波長與水深的關(guān)系分A、深水波——水深大于1/2波長（無海底摩擦力影響），水質(zhì)點運動軌跡是正圓形若投一木塊到水中（實驗）發(fā)現(xiàn)：波峰來臨時木塊有向上向前運動，而波谷來臨時木塊向下向后運動，從前一個波峰位置到后一個波峰位置水質(zhì)點剛好完成一個圓周運動，時間是波浪的周期，軌跡是一個正圓形。B、淺水波——水深在1/25波長與1/2波長之間，水質(zhì)點的運動軌跡是橢圓形C、非常淺水波——水深小于1/25波長，水質(zhì)點的運動軌跡是直線變速運動4、波浪的折射——當波浪傳播方向與岸線斜交時，同一列波在近岸較淺的一端因受摩擦力而減低速度，離岸遠而深的一端仍保持原有的運動速度，從而使波峰線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并有與岸線平行的趨勢，稱為波浪的折射。結(jié)果：平直海岸——波峰線轉(zhuǎn)向與等深線一致的趨勢彎曲海岸——岬角處波能集中發(fā)生侵蝕，港灣處波能擴散發(fā)生堆積5、波浪的破碎和拍岸浪——當波浪傳播到岸邊時，由于受到摩擦力的阻擋使波長變短，波速減緩，波高增大，波頂速度大于波底，波形不對稱，當波峰部分超過波谷部分時會發(fā)生倒卷或破碎。破浪——發(fā)生在離岸有一定距離的海區(qū)拍岸浪——發(fā)生在近岸地區(qū)，能量很大（拍岸浪可把13噸重的巖石拋20米高，對海岸地貌的形成和海底泥沙的推動有重要作用）（四）洋流1、概念——指海水從一個海區(qū)水平或垂直地流向另一個海區(qū)的大規(guī)模運動。特點是：大規(guī)模、較穩(wěn)定、有規(guī)律2、類型1）根據(jù)水溫分為——暖流和寒流2）根據(jù)洋流的持久性分——定向海流和不定向海流3）根據(jù)地理位置分——赤道流、大洋流、極地流、沿岸流4）根據(jù)成因分——風海流、密度流、補償流世界大洋表層洋流分布模式——中低緯度大陸東岸是暖流，西岸是寒流；中高緯度大陸東岸是寒流，西岸是暖流。暖流沿岸多降水，溫度高；寒流沿岸氣溫低，霧多。3、洋流異?！驙柲嶂Z現(xiàn)象和拉尼娜現(xiàn)象指發(fā)生在秘魯厄瓜多爾沿岸每隔5-6年海水溫度會異常升高（或降低）進而破壞大氣環(huán)流導致全球氣候和海洋災害。因為大熱慣性系統(tǒng)溫度的小異常會造成小熱慣性系統(tǒng)溫度的大異常。據(jù)估算：100米海水層冷卻0.1度的熱量會使整個大氣平均加熱6度。四、海洋資源和海洋環(huán)境保護（一）海洋資源——是巨大的資源寶庫1、定義——指與海水本身有著直接關(guān)系的物質(zhì)和能量。2、主要海洋資源類型1）海水化學資源——海水中所含各種鹽類的總重量達5億億噸，總體積為13.4億km3。若把這些鹽平鋪在陸地上可增厚150米。2）海底礦產(chǎn)資源——最主要的是石油和天然氣資源。據(jù)估計，大陸架油氣儲量約1500億噸。此外，海洋還有大量的錳結(jié)核、磷鈣礦、含金屬的泥沙沉積物等。3）海洋動力資源——可利用的有波浪、潮汐、海流及海水溫差、鹽差、壓力差等發(fā)電。據(jù)推算：全球海洋大約儲有潮汐能10-27億千瓦，波能10-53億千瓦，海流能10-30億千瓦，溫差能10-20億千瓦，濃度能26-35億千瓦等。利用海洋動力資源的特點——經(jīng)濟、不占土地、不受氣候影響、不按環(huán)境目前利用情況——已經(jīng)進入實用階段，如浙江利用潮汐發(fā)電（一天發(fā)4次電）4）海洋生物資源——地球上生物的總生產(chǎn)力為1540億噸有機碳/年，海洋產(chǎn)出1350億噸，其中最主要的是浮游生物和甲殼動物。海洋中有20多萬種生物，每年可產(chǎn)出30×108噸水產(chǎn)品，養(yǎng)活300×108人。在陸地資源日益緊缺的情況下，海洋是很好的后備資源。5）海洋空間資源——海洋可為人類生存提供廣闊的空間。目前已經(jīng)建立有水下軍事服務的實驗室、軍事設(shè)施、水下油庫以及人工島等。（二）海洋環(huán)境保護1、海洋資源開發(fā)利用中的環(huán)境問題（1）過度捕撈降低了海洋生物資源的生產(chǎn)能力（2）盲目圍海造田破壞了海涂的生態(tài)系統(tǒng)（3）無節(jié)制的污染物排放嚴重破壞海洋生態(tài)環(huán)境2、海洋環(huán)境保護應查明海洋自凈能力，限制進入海洋的污染物數(shù)量，積極開展廢水凈化處理。此外：還要適當?shù)纳a(chǎn)安排和合理的資源開發(fā)。如合理利用海涂，將使近岸帶生物活動基地得到保護；合理開采海濱砂礦，可使海岸保持平衡，避免侵蝕加?。唤箤︳~類和其他水產(chǎn)資源的濫捕濫撈，可防止其數(shù)量銳減和滅絕等。第二節(jié)河流一、河流（一）河流、水系和流域1、河流1）指陸地表面集水的線狀洼地。內(nèi)陸河：分布在內(nèi)陸干旱地區(qū)，流線短，水系不發(fā)達，間歇性強，淹沒于沙漠或注入湖泊。如孔雀河、塔里木河等。外流河：較長的流線、發(fā)達的水系，豐富的水量，匯集了各級支流注入的大量徑流，最終流入海洋的河流。我國東部大多數(shù)河流屬之。2）河流分段——每條河流均有河口、河源、上中下游三段。河源——河流的發(fā)源地，可以是冰川、地下水、湖泊、沼澤等。原則是“河源維遠”河口——河流的歸宿，可以是海洋、河流、湖泊、沼澤等上游——坡度大、流速大，多急流瀑布，河谷形狀呈“V”形，地貌以侵蝕為主，利用蓄洪發(fā)電，河槽為基巖。中游——坡度平緩、流速減小、流量增多，河谷形狀為“U”形，利用調(diào)蓄分洪，河槽為粗沙。下游——坡度最小、流速最慢、流量最大，河谷形狀為“∪”形，地貌以淤積為主，河槽為細沙。3）河流縱橫剖面要素橫斷面——指與水流方向相垂直的斷面（兩邊以河岸為界，下面以河底為界，上面是水面線），也稱過水斷面。它是計算流量的重要要素。縱斷面——指沿河流中線或溪線的剖面，它表示河流縱坡與落差的沿程分布，是推算河流水能蘊藏量的主要依據(jù)。落差——河源與河口的高程差比降——單位河長的落差2、水系——每條河流都由許多干、支流構(gòu)成一個統(tǒng)一的水系1）水系及特征干流——長度最長、水量最大的河流支流——長度較短、水量較下的河流，分一級支流、二級支流和三級支流等。2）水系類型A、樹枝狀水系——干流與支流呈樹枝狀分布。多數(shù)河流屬于這種。B、扇狀水系——干流與支流呈扇形分布。如海河水系，易澇C、羽狀水系——支流從左右兩側(cè)相間流入干流。如灤河D、平行狀水系——幾條主流呈平行排列注入干流。如淮河水系，易澇E、格子狀水系——干流與支流呈格子狀分布。如閩江水系3、流域1）定義：水系的集水區(qū)域。即分水嶺（線）所包圍的區(qū)域。2）流域的幾何特征流域面積——分水線所包圍的面積河網(wǎng)密度——流域中干支流總長度與流域面積的比值流域長度——從河口通過橫斷流域的若干割線的中點而達流域最遠點的連線，也稱流域的軸長流域平均寬度——指流域面積與流域長度的比值流域形狀系數(shù)——指流域平均寬度與流域長度的比值（二）河流的水情要素1、水位1）定義——指某河水水面在某一時間的絕對高程。基面——高程的起算點絕對基面——采用某一平均海平面。我國采用1956年黃海海平面作為起算點。測站基面——采用水文站歷年最低水位以下0.5-1米作為起算點。2）影響因素——主要是氣象因素。如降水與蒸發(fā)；消融與凍融；侵蝕和堆積；潮汐和風等會影響感潮河段等。3）水位的變化——取決于補給形式。如冰雪融水補給為主的河流——年、日變化明顯雨水補給為主的河流——年內(nèi)變化明顯河口地區(qū)（感潮河段）——與潮汐周期有關(guān)4）特征水位最高水位——研究時段的水位最高值最低水位——研究時段內(nèi)水位的最低值平均水位——單位時間內(nèi)水位的平均值相應水位——在河流各站的水位過程線上下游占在同一次漲落潮期間位相相同的水位。它對洪水預報、洪峰的變化預測等有重要意義。2、流速1）定義——指河流中水質(zhì)點在單位時間內(nèi)移動的距離。2）流速的分布（河道）A、縱向（垂直分布）——在無風或風力很小時，最大流速出現(xiàn)在水面以下1/3水深處，平均流速分布在水面以下0.6水深處。B、橫向（水平分布）——暢流期：水深最大處流速最大；封凍期：最大流速出現(xiàn)在最大水深的中央。3）流速的測量——可用浮標法或流速儀測。3、流量1）定義——指單位時間內(nèi)流經(jīng)某一過水斷面的水量。2）流量過程線——指流量隨時間變化的連續(xù)曲線。3）水位-流量關(guān)系曲線——因為流量的測量難，而水位測量容易，對某一河道而言，河流橫斷面是一定的，所以流量和水位之間是有關(guān)系的（存在流量-水位關(guān)系曲線），根據(jù)水位值可以推算出流量值。水位高，流量大。4、泥沙1）定義——指組成河床或隨水流動的礦物、巖石顆粒。對河道的演變及水情要素影響很大。如泥沙淤積河床抬升過水斷面減小水位上升泄洪不暢泛濫成災黃河泥沙含量高，每年帶走泥沙16億噸，有12億噸入海，造陸地面積31.3km2/年。2）泥沙特征值A(chǔ)、含沙量——指每立方米水中所含泥沙的重量。如黃河多年平均含沙量34kg/m3。B、輸沙量——指一定時段內(nèi)通過一定過水斷面的泥沙總量。如黃河在出口端面的輸沙量12億噸/年。C、侵蝕模數(shù)——指每平方公里流域面積上每年被侵蝕并匯入河流的泥沙重量。（三）河流河川徑流的計算1、流域產(chǎn)流計算方法（1）徑流分割（退水流量過程線）退水曲線是流域蓄水量消退的過程線，不同成分的徑流消退過程不一樣，可取若干條流量過程線的退水部分，繪在透明紙上，沿時間軸左右移動，使退水線的尾部重合，最后畫一條光滑的下包曲線，即為標準的地下水退水曲線。洪水起漲時刻的流量由深層地下水和前次降水形成的徑流組成，與本次降水無關(guān)，應分割掉。流域的深層地下水比較穩(wěn)定，可以取歷年最枯流量的平均值或本年汛前最枯流量用水平線分割。如下圖：A點的流量由AF和FG兩部分組成，AF是前次洪水的退水，F(xiàn)G是深層地下水（較穩(wěn)定，可取本年汛前最枯流量用水平線分割，如圖中FD線），它們與本次降雨無關(guān)，應割去；虛線AE表示前期洪水的退水曲線，若無本次降水，河川徑流應沿AE變化。本次降水引起的洪水變化如圖中ABC部分；但后因連續(xù)降水，C點河川徑流又上漲，故C點以后仍需用退水曲線分割。經(jīng)過分割，本次降雨的洪水過程為：由本次降水引起的徑流過程為ABCDEA，其徑流總量為：R=3.6SQDt/F式中：R徑流深（mm）；Q流量（m3/s）；Dt計算時段（h）；3.6為單位轉(zhuǎn)化系數(shù)。（2）前期影響雨量的計算土壤前期含水量是影響徑流的一個重要因素，降雨時前期含水量越大則產(chǎn)流量越大，土壤含水量的資料相對較少，同時含水量在流域空間上的分布差異很大，在水文學中用前期影響雨量Pa作為土壤含水量的一種指標。①Pa的計算如前后兩日全晴，前期雨量的計算公式如：Pa,t+1=KPa,t（1）式中：Pa,t為t日的前期影響雨量（mm），Pa,t+1為t+1日的前期影響雨量（mm），K為土壤含水量的日消退系數(shù)。如在t日有降雨量Pt，但沒有產(chǎn)流，則：Pa,t+1=K（Pa,t+Pt）（2）如在t日有降雨量Pt，產(chǎn)生徑流Rt，則：Pa,t+1=K（Pa,t+Pt-Rt）（3）上式中Rt不容易在原始資料中求得，實際計算中用前期影響雨量不超過土壤的最大含水量IM作為土壤含水量的上限，一般利用（2）式計算逐日前期影響雨量，當Pa>IM時取Pa等于IM，Pa應分站計算，全流域的Pa應加權(quán)平均。②土壤最大含水量IM及消退系數(shù)KIM是指流域十分干旱情況下，降雨產(chǎn)流過程的最大損失量，等于田間持水量和凋萎系數(shù)間的差值，它包括截流、填洼及滲入到土壤中不能成為徑流的水量。流域IM值可以用多次久旱不雨后一次降雨量較大并且全流域產(chǎn)流的資料進行對比分析得到，先計算流域平均雨量P及其所產(chǎn)生的徑流R，因為久旱所以Pa=0，所以：IM=P-R-Em（4）式中：Em為雨期蒸發(fā)量。消退系數(shù)K用氣象因子確定，流域日蒸發(fā)量是該日氣象條件（氣溫、日照、濕度、風等）和土壤蓄水量的函數(shù)。K=1-Em/IM（5）式中流域的日蒸發(fā)能力Em并沒有實測值，可用E601蒸發(fā)器的觀測值，它的值隨著地區(qū)和季節(jié)的不同而變化。前期影響雨量從何時起算？一般而言計算時間越長，則精度高，但計算工作量大，時間短則誤差大，一般取前30天就可以滿足計算精度的要求，如果前期一段時間無雨，則可取Pa=0，一場大雨后，土壤飽和，可取Pa=IM。（3）降雨徑流關(guān)系圖與蓄滿產(chǎn)流①降雨徑流關(guān)系圖按照上述方法，計算出流域內(nèi)多次暴雨的流域平均雨量P、對應的徑流量R和本次暴雨開始時的流域土壤含水量Pa，即可以Pa為參數(shù)繪制降雨（P）－流域土壤含水量（Pa）－徑流量（R）三變量相關(guān)圖。在相關(guān)圖的繪制過程中，應反復分析、驗證，使相關(guān)圖能夠比較準確地反映本流域的實際情況。相關(guān)圖繪制好以后，可以作為本流域徑流計算的基本依據(jù)。在濕潤地區(qū)，降雨－土壤含水量－徑流相關(guān)圖的上段表現(xiàn)為一組平行的等距離直線，這一特點有利于降雨、徑流關(guān)系的延長。應用降雨徑流相關(guān)圖不但可以推求一次降雨的總徑流量，也可以進行不同時段的徑流量計算。降雨徑流相關(guān)圖適用于蓄滿產(chǎn)流降雨徑流的計算，因其是蓄滿產(chǎn)流，所以可以表示為：R=P-（IM-Pa）（6）上式說明當降雨滿足土層蓄水后全部降水都變?yōu)閺搅?，所以在降雨徑流相關(guān)圖的上段是45°的直線。上式同時表明在蓄滿產(chǎn)流過程中，徑流量與降雨強度沒有關(guān)系，它僅影響徑流的時間分布。②總徑流量的劃分在知道徑流總量的情況下，還需要對地面徑流和地下徑流進行劃分，其中的關(guān)鍵是對穩(wěn)定入滲速率的計算和確定。（4）徑流系數(shù)法用徑流系數(shù)估計徑流量時，只需把降雨量和徑流系數(shù)相乘即得到徑流量，徑流系數(shù)可以從徑流系數(shù)等值線圖中查找。該方法僅可以進行徑流量的粗略估計，精度較差。（5）下滲曲線與超滲產(chǎn)流在超滲產(chǎn)流區(qū)不能應用降雨徑流相關(guān)圖進行徑流量的計算，因為在超滲產(chǎn)流區(qū)降雨強度對徑流的影響很大，而在降雨徑流相關(guān)圖中沒有降雨強度這一參數(shù)，因此在計算超滲產(chǎn)流時多采用下滲容量曲線法。下滲容量曲線：是指在充分供水條件下流域下滲能力的過程曲線。將降雨強度減去下滲率就得到凈雨過程，這樣求得的凈雨只包括地面徑流，而不包括地下徑流。流域上每次降雨的實際下滲曲線并不相同，造成這種差異的原因——土壤含水量和降雨強度。不同前期含水量條件的下滲曲線，可以近似由前期含水量等于0時的下滲曲線求得。如要求得前期含水量為20的下滲曲線，可在圖中做垂線，使圖中陰影部分面積等于20，垂線右側(cè)的曲線即為土壤含水量為20時的下滲曲線。用下滲曲線求凈雨時，必須注意：如降雨強度小于下滲速率，實際下滲率則為實際降雨強度，但此時需將這段時間的降水也加在土壤前期含水量里面去，重新選擇下滲曲線，進行徑流量的計算。當自然條件不變時，流域下滲曲線基本保持不變，該曲線可以通過野外入滲實驗獲得。該方法用于超滲產(chǎn)流的計算，概念清楚，但需要較為準確的入滲資料，但這些資料有時比較缺，所以限制了該方法的應用。初損后滲法：初損后滲法將實際下滲過程簡化為初損和后滲兩個過程。初損水量和后滲水量之和即為該次降雨過程的總損失量。初損水量是大量產(chǎn)流以前的總損失量，除植物截留、地表填洼外，全為入滲水量，以流域平均水深表示。后滲是流域產(chǎn)流以后的下滲水量，以平均下滲率表示，一次降雨所形成的徑流深R可以表示為：R=P-I0-ftR-P0式中：P為次降雨量（mm），I0為初損量（mm），f為平均后滲率（mm/h），tR為后滲歷時（h），P0為后期不產(chǎn)流的雨量（mm）。A初損雨量的確定各次降雨的初損可根據(jù)實測洪水過程線和雨量累積曲線定出。小流域匯流時間短，出口斷面的流量起漲點大體可作為產(chǎn)流開始時間，因而起漲點以前的累積降雨即為初損雨量。對較大流域，要考慮到流域內(nèi)各雨量點至出口斷面匯流時間不相等，可分站按不同匯流時間，定出流量起漲以前的時刻，并取該時刻以前的累積雨量的平均值作為流域的初損雨量?？捎脷v史資料，把初損雨量與相應的前期含水量、降雨強度及月份（考慮土地利用的季節(jié)變化）制成相關(guān)圖，進行徑流計算和預報。B平均后滲率的計算初損雨量得到以后可用下式計算后滲率：f=（P-R-I0-P0）/t=（P-R–I0–P0）/（t–t0–t‘）t為降雨歷時，t0為初損歷時，t’為降雨后期不產(chǎn)流的降雨歷時?？捎枚啻谓涤陱搅髻Y料求得流域平均后滲率，取其平均值用于徑流預報。2、流域匯流計算方法（1）等流時線法①概念：流域上各點的徑流匯集到出口斷面的速度有快有慢，匯流時間各不相同。把流域內(nèi)匯流時間相等的各點連接成的線，稱為等流時線。②等流時線的繪制A選定匯流時斷tD，一般取tD等于降雨時段Dt。B求出流域平均匯流速度V，對于較大流域，坡面匯流時間很短，因此坡面的匯流時間可以忽略不計。V可以取河流水流平均流速（V=mI1/2R2/3））（式中，m為河槽平均糙率系數(shù)；I為河槽縱比降；R為水力半徑）。但對于小流域而言。坡面匯流很重要，所以必須考慮（V=l1/t1+l2/t2）（l1為流域最長坡地的長度；l2為主河槽長度；t1為坡地匯流歷時；t2為河槽匯流歷時）C以Ds=VtD為相鄰等流時線的間距，自流域出口逐條向上游繪制等流時線，將流域分成若干等時面積。③出口流量過程的計算假定把流域分成5個等流時面積DS1、DS2、DS3、DS4、DS5，現(xiàn)有h1、h2、h33個時段的均勻凈雨量，根據(jù)等流時線的概念，第一塊等流時面積DS1上的第一時段凈雨h1，在第一個時段內(nèi)流到了流域出口斷面，則第一時段內(nèi)的平均流量Q1為：Q1=wD1h1/Dt第二時段內(nèi)流出的水體為wD1上第二時段凈雨量h2和wD2上第一時段的凈雨量h1，平均流量Q2為：Q2=（wD1h2+wD2h1）/DtQ3=（wD1h3+wD2h2+wD3h1）/Dt（2）單位線法①概念：單位線是指單位時間內(nèi)，均勻分布的單位凈雨量在流域出口斷面形成的地面徑流過程線。利用單位線來推求洪水匯流過程線的方法為單位線法。單位凈雨深為10mm，時段可以不等。②基本假定A倍比假定：如果單位時段內(nèi)的凈雨深不是一個單位，而是n個單位，那么它所形成的地面徑流過程線的流量值為單位線流量的n倍，其歷時與單位線相同。B疊加假定：如果凈雨歷時不是一個時段，而是m個時段，那么各時段凈雨所形成的徑流過程線之間互不干擾，出口斷面的流量等于各時段凈雨所形成流量的總和。③單位線的分析與推求A根據(jù)實測的暴雨徑流資料制作單位線時，首先應選擇歷時較短的暴雨及該次暴雨所產(chǎn)生的明顯的孤立的洪峰作為分析對象。B求出本次暴雨各時段的流域平均雨量，扣除損失，得出各時段凈雨深hi，凈雨時段Dt。C由實測流量過程線分割地下徑流，同時計算地面徑流深，必須使凈雨深等于地面徑流深?hi=y。D將除去地下徑流的徑流過程線各時段的縱坐標值，除以凈雨量的單位數(shù)（一個單位為10mm）即可得到單位線。將該單位線代如其他朵時段凈雨的洪水中進行檢驗，通過計算的流量過程線與實測值進行比較，進一步進行修正完善。（3）存在問題①等流時線法：A實際流域的匯流速度是變化的，等流時線也應該是變化的，但繪制等流時線時采用平均流速，等流時線固定不變，與實際情況不符。B降落在同一等流時面上的凈雨，在同一時段內(nèi)同時流出流域出口斷面，沒有考慮流域的調(diào)蓄作用，洪水過程線偏陡。②單位線法：單位線法是將流域線性化的結(jié)果，事實上河水的運動并不是線性的，所以與實際情況存在一定的差異。凈雨在流域上的分布并不一定均勻，同時暴雨中心的運動方向也對單位線有影響。低